03.02.03

Программа вступительного экзамена в аспирантуру
по специальности 03.02.03 – «Микробиология»
по биологическим наукам
Общая микробиология. Важнейшие свойства микроорганизмов, их признаки и
разнообразие. Микроскопические грибы, простейшие, бактерии, вирусы.
Структурная организация прокариотической клетки и функции ее отдельных
компонентов. Морфологическая дифференциация и размножение прокариот.
Систематика
прокариот:
проблемы
таксономического
расположения
микроорганизмов, современные направления в систематике прокариот. Частная
микробиология: домен Archea, молекулярные и структурные аспекты организации архей;
домен Bacteria, метанокисляющие бактерии, спорообразующие бактерии, микоплазмы,
фотосинтезирующие бактерии и др.
Физиология роста микроорганизмов. Закономерности роста микроорганизмов в
разных условиях выращивания. Периодическая культура. Рост при непрерывном
культивировании. Глубинный рост и рост на поверхности плотных сред. Действие
физических и химических факторов на рост микроорганизмов.
Экология микроорганизмов. Пищевые потребности микроорганизмов, способы
питания микроорганизмов. Особенности распространения бактерий в водной среде, почве
и воздухе. Участие микроорганизмов в круговороте веществ, в образовании и разрушении
полезных ископаемых. Основные экологические методы изучения микроорганизмов.
Аутоэкология.
Взаимоотношения
между
микробными
популяциями,
между
микроорганизмами и растениями, между микроорганизмами и животными. Участие
микроорганизмов в превращении веществ и энергии в биосфере. Круговорот элементов
(углерода, кислорода, азота, фосфора, калия, серы). Геохимическая деятельность
микроорганизмов как фактор почвенного плодородия. Основные факторы антропогенного
воздействия на микробные ценозы. Взаимоотношения микроорганизмов и высших
растений в агроэкосистемах, основы биологической защиты растений в агроценозах.
Физиология и биохимия микроорганизмов. Общая характеристика микробного
метаболизма. Специфика и разнообразие микробных обменных процессов. Источники и
формы энергии, используемые прокариотами. Энергетический обмен аэробных
гетеротрофных микроорганизмов. Принципы организации дыхательного аппарата
аэробных и факультативно анаэробных хемоорганогетеротрофных бактерий. Дыхательная
цепь и сопряженное с переносом электронов фосфорилирование. Пути катаболизма
гексоз. Гликолиз, цикл Энтнера-Дудорова (2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатный путь),
окислительный пентозофосфатный путь. Цикл трикарбоновых кислот. Анаэробные
дыхательные процессы. Нитратное дыхание, ассимиляционная и диссимиляционная
нитратредукция. Сульфатредукция. Железное, фумаратное, серное и другие виды
анаэробного дыхания. Карбонатное дыхание, уникальные ферменты и кофакторы
метаногенеза. Фотосинтез у бактерий. Различие фотосинтетических систем зеленых
серных, пурпурных и цианобактерий. Окисление не сопряженное с синтезом АТФ. Монои диоксигеназы, принципы их действия, роль в окислении органических субстратов.
Цитохром Р450. Окислительный стресс и токсичные формы кислорода. Системы защиты
микроорганизмов от токсичных форм кислорода. Брожение. Спиртовое, гомо- и
гетероферментативное молочнокислое, пропионовокислое и смешанное брожения.
Энергетика процессов брожения.
Молекулярная биология. Структура и свойства нуклеиновых кислот, белков. Их
биологическая роль. Организация генома прокариот. Особенности строения генов про- и
эукариот.
Репаративный
синтез
ДНК: прямая реактивация, эксцизионная,
пострепликативная и SOS репарация. Биосинтез ДНК, РНК и белка. Способы регуляции
скорости метаболических процессов у микроорганизмов. Регуляция на уровне
репликации.
Вирусология. Строение вирусов. Типы симметрии вирусов. Основы классификации
вирусов. Вирусные белки. Общие свойства белковой оболочки вирусов. Самосборка
вирусных белков и ее значение для биологии вирусов. Нуклеиновые кислоты вирусов.
Проникновение вируса в клетку. Перестройка вирусом клеточного метаболизма.
Репродукция вирусов. Особенности репликации ретровирусов. Клеточная патология
вирусных инфекций. Онкогенные вирусы.
Иммунология и медицинская микробиология. Специфический иммунитет.
Антигены.
Иммунная
система.
Ти
В-система
иммунитета.
Антитела,
антигенраспознающие рецепторы В- и Т-лимфоцитов. Нарушения иммунитета: аллергия,
иммунодефицитные состояния. Учение об инфекции: нормальная микрофлора человека,
факторы вирулентности бактерий, формы инфекций, динамика инфекционного процесса.
Антигенное строение бактериальной клетки. Факторы и механизмы неспецифической
противоинфекционной защиты. Факторы видового иммунитета. Гуморальные и
клеточные факторы. Особенности иммунитета при бактериальных, вирусных, грибковых
и протозойных инфекциях. Принципы диагностики инфекционных болезней.
Иммунохимические методы анализа. Этиология, патогенез, эпидемиология и диагностика
некоторых бактериальных и вирусных инфекций.
Санитарная и пищевая микробиология. Учение о санитарно-показательных
микроорганизмах. Патогенные микроорганизмы в окружающей среде. Санитарнопоказательные микроорганизмы почвы, воздуха и водоемов. Микроорганизмы в
производстве пищевых продуктов на основе молока, растительного сырья, мяса и др.
Микробиологический контроль, стандартные методы анализа. Пищевые инфекции и
отравления. Санитанро-эпидемиологическое обследование и микробиологическая
диагностика пищевых токсикоинфекций и пищевых интоксикаций.
Биотехнология. Теоретические и практические основы микробиологического
получения белковых продуктов, вакцин, бактериальных удобрений, липидов,
нуклеотидов, полисахаридов, ферментов, витаминов, аминокислот, органических кислот,
спирта, растворителей и др. продуктов. Агробиотехнология. Биогеотехнология.
Медицинская биотехнология. Иммунобиотехнология.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Поздеев О.К. Медицинская микробиология—М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004.—765с. (14 экз.
в НБ)
2. Поздеев О.К. Медицинская микробиология.—Москва: ГЭОТАР-МЕД, 2002.—765 с. (1
экз. в НБ)
3. Гусев, М.В., Минеева Л.А. Микробиология.—М.: Академия, 2003.—461с. (65 экз. в
НБ)
4. Экология микроорганизмов / под ред. А. И. Нетрусова.—М.: Академия, 2004.—266c/
(82 экз. в НБ)
5. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов. М.: Мир, 1979 г., т.1-3. (2 экз. в
НБ)
6. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987 г., 563 с. (73 экз. в НБ)
7. Шлегель Г.Г. История микробиологии.—М.: Едиториал УРСС, 2002.—302с. (3 экз.в
НБ)
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Микробная биотехнология.—Казань: Казан. гос. ун-т, 2007.—424 с. (10 экз. в НБ)
2. Агол В. И. Заметки о семинаре И. М. Гельфанда // ОНТОГЕНЕЗ: Журнал биологии
развития / Российская Академия наук.—М.—2008.—T.39, №6.—С. 454-456. (1 экз. в НБ)
3. ПРИКЛАДНАЯ БИОХИМИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ.—ISSN 0555-1099 (1 экз.
каждого выпуска в НБ) URL:http://elibrary.ru/issues.asp?id=7955>.
4. Кондратьева Е. Н. Фототрофные микроорганизмы—Москва: Издательство МГУ,
1989.—376с. (3 экз. в НБ).
5. Метаболизм микроорганизмов. Под ред. Егорова Н.С. М. – МГУ, 1986. – 256 с.(26 экз.
в НБ)
6. Методы общей бактериологии. Под ред. Герхарда Ф. и др. М.: Мир, 1984 г., т.3. (1 экз.
в НБ)
7. Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М.: Мир, 1978 г. 331
с. (6 экз. в НБ)
ВОПРОСЫ
к вступительному испытанию
Место микроорганизмов в мире живого.
1.
Важнейшие свойства микроорганизмов, их признаки и разнообразие.
Простейшие, грибы, водоросли, бактерии. Доклеточные формы жизни: вирусы, прионы.
Методические подходы, связанные с малыми размерами объектов.
2.
Краткая история микробиологии. Открытия А. ван Левенгука, Л.Пастера,
Р.Коха, С.Н.Виноградского, С Ивановского. Вклад С.Пруссинера в изучение прионов.
Морфология и цитология микроорганизмов.
3.
Отличия строения клетки прокариот и эукариот. Основные черты строения
прокариотной клетки.
4.
Нуклеоид, цитоплазматическая мембрана, поверхностные структуры,
внутрицитоплазматические мембраны, цитоплазматические включения. Структуры
обязательные и вариабельные. Генетический материал микроорганизмов, его организация.
ДНК органелл. Плазмиды.
5.
Строение вирусов. Типы симметрии вирусов. Основы классификации
вирусов. Взаимодействие вируса и клетки. Размножение вирусов. Бактериофаги.
Основные принципы систематики микроорганизмов.
6.
Выделение микроорганизмов с прокариотной клеточной организацией
(прокариот) в особое царство Procaryotae. Прокариоты (бактерии) как основные и
специфические объекты микробиологии.
7.
Основные группы прокариот: эубактерии и архебактерии. Использование
рибосомных РНК в качестве молекул-маркёров для установления филогенетических
взаимоотношений между организмами.
8.
Происхождение жизни на Земле. Дифференцировка Земли как планеты.
Начальные формы микробной жизни. Образование органических молекул
небиологическим путем. Опыты С.Миллера. Возникновение протоклеток и первичных
клеток. Бактериосфера. Появление молекулярного кислорода. Переход от бактериосферы
к биосфере
Культивирование микроорганизмов.
Понятия: колония, культура (смешанная, накопительная, чистая), штамм,
клон. Культуры микроорганизмов на твердых и жидких средах. Среды для
культивирования: естественные, синтетические, селективные. Способы культивирования:
периодический, проточный, диализный.
Метаболизм прокариот
10.
Общие понятия: Конструктивный метаболизм и анаболизм. Энергетический
метаболизм и катаболизм. Этапы метаболизма: периферический, промежуточный,
конечный. Амфиболиты. Центроболиты. Связи между конструктивными и
энергетическими процессами клетки.
11.
Источники углерода для прокариот. Автотрофия и гетеротрофия. Источники
азота для прокариот: восстановленные и окисленные соединения азота, молекулярный
азот. Источники серы и фосфора для прокариот. Потребности прокариот в металлах.
12.
Прокариоты - паразиты (облигатные и факультативные), сапрофиты,
олиготрофы, копиотрофы, прототрофы и ауксотрофы.
13.
Общая характеристика энергетических процессов прокариот. Перенос
электронов как суть энергетических процессов. Доноры и акцепторы электронов.
14.
Основные типы энергетического метаболизма прокариот. АТФ и
мембранный потенциал как универсальные формы запасания энергии в клетке. Способы
получения энергии прокариотами: брожение, фотосинтез, дыхание.
15.
Мембранное и субстратное фосфорилирование. Разновидности мембранного
фосфорилирования: фотофосфорилирование и окислительное фосфорилирование.
16.
Брожение как наиболее примитивный способ получения энергии.
Энергетические ресурсы. Анаэробный характер процессов брожения.
17.
Гомоферментативное и гетероферментативное молочнокислое брожение и
его возбудители. Прокариоты и эукариоты, ведущие спиртовое брожение.
18.
Пропионовокислое брожение. Маслянокислое брожение и его продукты:
кислые, нейтральные, газообразные. Микробиологическое промышленное производство
ацетона и бутанола.
19.
Фотосинтез.
Использование
прокариотами
энергии
Солнца.
Фотосинтезирующие эубактерии: цианобактерии, пурпурные и зеленые бактерии.
Фотосинтезирующие галофильные архебактерии.
20.
Фотосинтетические
пигменты
(хлорофиллы,
фикобилипротеины,
каротиноиды). Фотофизические и химические процессы фотосинтеза. Пути электронного
транспорта (циклический, нециклический). Фотофосфорилирование. Образование
восстановителя.
21.
Природа
экзогенных
доноров
электронов
при
фотосинтезе
(восстановленные соединения серы, органические вещества, молекулярный водород и
др.). H2O как экзогенный донор электронов. Создание второй фотосистемы. Появление
молекулярного кислорода. Экологические последствия накопления в атмосфере
молекулярного кислорода.
22.
Отношение микроорганизмов к O2. Пути использования поглощенного
клеткой молекулярного кислорода. Неферментативное окисление. Ферментативное
поглощение O2.
23.
Окисление,
сопряженное
с
запасанием
энергии.
Ферменты,
катализирующие взаимодействие с O2: оксидазы, катализирующие одно-, двух- и
четырехэлектронный перенос; ди- и монооксигеназы.
24.
Дыхание. Усовершенствование путей извлечения энергии из органических
субстратов. Деградация молекулы пирувата до ацетил-КоА. Полное окисление апетил9.
КоА в ЦТК. Поступление водорода в дыхательную цепь.
25.
Основные переносчики водорода (электронов) в дыхательной цепи
митохондрий: НАД(Ф)Н2-дегидрогеназы, хиноны, цитохромы, FeS-белки.
26.
Особенности дыхательных цепей прокариот: точки включения
восстановительных эквивалентов с окисляемых субстратов в дыхательную цепь;
разнообразие компонентов дыхательных цепей при принципиальной однотипности их
организации; разветвление дыхательных цепей на конечном этапе переноса электронов.
27.
Окислительное фосфорилирование. Дыхательные цепи, в которых
энергетическим субстратом служат органические (хемоорганотрофные бактерии) и
неорганические (хемолитотрофные бактерии) соединения. Образование восстановителя
хемолитоавтотрофными бактериями. Обратный транспорт электронов.
28.
Железобактерии, нитрифицирующие, водородные, тионовые бактерии.
Замена O2 в качестве конечного акцептора электронов рядом окисленных органических и
неорганических соединений (анаэробное дыхание). Типы анаэробного дыхания у
прокариот: нитратное, серное, фумаратное.
Практическое использование микроорганизмов.
29.
Биотехнологии в промышленности, сельском хозяйстве и медицине.
Теоретические и практические основы получения белковых продуктов, витаминов,
ферментов, аминокислот, спирта и пр.
30.
Перспективы внедрения в практику бактериальных удобрений и
биологических средств защиты растений.
Роль микроорганизмов в круговороте веществ.
31.
Круговорот углерода. Превращения различных форм азота. Круговорот
серы, фосфора. Роль микроорганизмов в формировании газового состава атмосферы.
32.
Деятельность микроорганизмов как основа плодородия почв. Основы
сельскохозяйственной микробиологии. Геохимическая деятельность микроорганизмов.
33.
Микроорганизмы и окружающая среда. Роль микроорганизмов в очистке
окружающей среды. Использование микроорганизмов для очистки сточных вод и отходов
промышленных предприятий.
Микроорганизмы и здоровье человека
34.
Основные методы выделения, идентификации и изучения патогенных
микроорганизмов. Основы санитарной и медицинской микробиологии. Микроорганизмы
как возбудители заболеваний растений, животных и человека.
35.
Патогенность, вирулентность. Профилактика инфекционных заболеваний и
методы борьбы с ними.